Un regard rapide en 4D sur les matériaux et les substances
Un projet développe un logiciel basé sur l'intelligence artificielle capable de traiter des données de tomographie 4D d'un téraoctet sur un ordinateur de bureau.
Pour visualiser des processus à l'échelle du micromètre, tels que la décharge d'une batterie, les scientifiques ont jusqu'à présent eu besoin d'ordinateurs puissants qui prenaient des jours, voire des mois, pour analyser de grandes quantités de données de tomographie 4D. Dans le cadre du projet commun "KI4D4E", les chercheurs prévoient un cadre open source qui peut être utilisé pour évaluer et visualiser les données de tomographie 4D sur un PC disponible dans le commerce en très peu de temps. Le ministère fédéral de l'éducation et de la recherche (BMBF) soutient le projet à hauteur de 2,5 millions d'euros. Le projet est coordonné par l'Institut d'architecture et d'ingénierie informatique (ITI) de l'université de Stuttgart.
La tomographie à rayons X 4D In-situ/Operando d'une batterie Zn-Air commerciale montre la dissolution des particules de zinc pendant la décharge.
Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), Tobias Arlt, Ingo Manke
Comment l'électrode d'une batterie au lithium se comporte-t-elle pendant la décharge ? Comment les bulles se développent-elles dans la mousse basaltique ? Comment les os changent-ils après l'insertion d'un implant ? Les chercheurs ne peuvent pas répondre à de telles questions en examinant une simple image aux rayons X. Ils ont plutôt besoin de puissantes synapses et d'une technologie de pointe. Ils ont besoin de sources synchrotron ou neutroniques puissantes qui leur permettent d'obtenir une séquence temporelle de nombreuses images 3D (tomographie 4D). Cela génère rapidement des volumes de données de l'ordre du téraoctet, que les chercheurs n'ont jusqu'à présent pas été en mesure d'analyser de manière systématique, et seulement au prix d'un travail manuel considérable.
C'est là qu'intervient le projet commun "KI4D4E" ("An AI-based framework for the visualization and evaluation of massive amounts of 4D tomography data for beamline end users"). Les partenaires impliqués prévoient un cadre qui fonctionne déjà sur des PC disponibles dans le commerce pour des applications de jeu et avec 128 Go de RAM. Les volumes de données de l'ordre du téraoctet doivent être compressés et stockés dans la mémoire vive, puis traités et visualisés en temps réel. Les chercheurs souhaitent corriger les artefacts qui se produisent pendant la tomographie - tels que le bruit ou le flou de mouvement - à l'aide de nouveaux algorithmes de réduction des artefacts. L'intelligence artificielle (IA) avec des réseaux neuronaux profonds sera utilisée à cette fin.
Évaluation ultérieure indépendante du temps et du lieu
À l'avenir, les utilisateurs finaux recueilleront des données sur leurs matériaux, substances et objets comme d'habitude, c'est-à-dire à une source de neutrons stationnaire ou à une ligne de faisceaux d'un puissant dispositif de recherche à grande échelle (lignes de faisceaux synchrotron). Une fois les données de mesure collectées, ils pourront toutefois les évaluer ultérieurement, indépendamment du temps et du lieu, en se contentant d'un PC de bureau convenablement équipé dans leur propre institut.
La base du cadre logiciel prévu est un programme d'application disponible en tant que source ouverte et qui peut être étendu pour afficher des images d'objets tridimensionnels. Cette visionneuse de voxels 3D a été développée à la Faculté 5 (informatique, électrotechnique et technologie de l'information) de l'Université de Stuttgart en 2014. Le projet commun y est coordonné par le département des systèmes d'imagerie computationnelle de l'Institut d'architecture et d'ingénierie informatique (ITI). Les partenaires du projet comprennent l'Institut de technologie de Karlsruhe, la Société Fraunhofer pour la promotion de la recherche appliquée, l'institut national de recherche Forschungszentrum Jülich, l'université d'Erlangen-Nuremberg, le Centre Helmholtz pour la recherche sur l'énergie et les matériaux à Berlin, le Centre Helmholtz Hereon et l'université de Passau.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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